(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子顕微鏡用試料ケースであって、第１基板、１つ以上の密封栓、第２基板、金属粘着層、１つ以上の光電素子を含み、
前記第１基板が、第１表面、第２表面、第１陥凹部、及び１つ以上の第１貫通孔を備え、そのうち前記第１陥凹部が前記第２表面に設けられ、前記第１表面上に前記第１陥凹部に対応する第１薄膜が設置され、且つ前記１つ以上の第１貫通孔が前記第１陥凹部の外囲に設けられ、かつ前記第１基板を貫通し、
前記１つ以上の密封栓が、前記１つ以上の第１貫通孔に取り付けられ、その材料が、チタンニッケル合金、銅基合金、銅亜鉛合金、銅アルミニウムマンガン合金、銅アルミニウムニッケル合金、銅アルミニウムベリリウム合金、銅アルミニウムベリリウムジルコニウム合金、銅アルミニウムニッケルベリリウム合金及びその組み合わせから構成される群から選択される、記憶金属材料であり、
前記第２基板が、第３表面、第４表面、及び第２陥凹部を備え、その前記第２陥凹部が前記第４表面に設けられ、前記第３表面上に前記第２陥凹部に対応する第２薄膜が設置され、
前記金属粘着層が、前記第１基板と前記第２基板の間に設置され、および
前記１つ以上の光電素子が、１つ以上の作用端を備え、前記光電素子が前記第１基板と前記第２基板の間に設置され、
そのうち、前記第１基板、前記第２基板、及び前記金属粘着層間に空間が形成され、且つ前記光電素子の前記作用端が前記空間に設置されることを特徴とする、電子顕微鏡用試料ケース。
【請求項２】
前記第１貫通孔が、前記第１薄膜を貫通することを特徴とする、請求項１に記載の電子顕微鏡用試料ケース。
【請求項３】
前記金属粘着層が、前記第２表面と前記第４表面の間に設置されたことを特徴とする、請求項１に記載の電子顕微鏡用試料ケース。
【請求項４】
前記金属粘着層が、前記第２表面と前記第２薄膜の間に設置されたことを特徴とする、請求項１に記載の電子顕微鏡用試料ケース。
【請求項５】
１つ以上の前記光電素子が、それぞれ光ファイバ、または電極であることを特徴とする、請求項１に記載の電子顕微鏡用試料ケース。
【請求項６】
前記第２基板がさらに１つ以上の第２貫通孔を含み、その前記第２貫通孔が前記第２陥凹部の外囲に設置され、かつ前記第２基板を貫通することを特徴とする、請求項１に記載の電子顕微鏡用試料ケース。
【請求項７】
前記第１貫通孔の孔径が１０〜１０００ミクロンであることを特徴とする、請求項１に記載の電子顕微鏡用試料ケース。
【請求項８】
前記第２貫通孔の孔径が１０〜１０００ミクロンであることを特徴とする、請求項６に記載の電子顕微鏡用試料ケース。
【請求項９】
さらに前記第２貫通孔内に設置される１つ以上の密封栓を含むことを特徴とする、請求項６に記載の電子顕微鏡用試料ケース。
【請求項１０】
前記第１薄膜及び前記第２薄膜の材料が、それぞれ二酸化ケイ素、窒化ケイ素、またはその組み合わせであることを特徴とする、請求項１に記載の電子顕微鏡用試料ケース。
【請求項１１】
前記第１薄膜及び前記第２薄膜の厚さが１〜１００ナノメートルであることを特徴とする、請求項１に記載の電子顕微鏡用試料ケース。
【請求項１２】
前記第１薄膜の外層に第１保護層が設けられたことを特徴とする、請求項１に記載の電子顕微鏡用試料ケース。
【請求項１３】
前記第１保護層の材料が窒化ケイ素であることを特徴とする、請求項１２に記載の電子顕微鏡用試料ケース。
【請求項１４】
前記第２薄膜の外層に第２保護層が設けられたことを特徴とする、請求項１に記載の電子顕微鏡用試料ケース。
【請求項１５】
前記第２保護層の材料が窒化ケイ素であることを特徴とする、請求項１４に記載の電子顕微鏡用試料ケース。
【請求項１６】
前記第１基板及び第２基板が、それぞれシリコン基板、ガラス基板、またはポリマー基板であることを特徴とする、請求項１に記載の電子顕微鏡用試料ケース。
【請求項１７】
前記第１基板及び前記第２基板の厚さが１０〜１０００ミクロンの間であることを特徴とする、請求項１に記載の電子顕微鏡用試料ケース。
【請求項１８】
前記金属粘着層が金属材料であり、そのうち前記金属材料が、チタン、チタンタングステン合金、クロム、ニッケル、錫、インジウム、ビスマス、銅、銀、ニッケル、亜鉛、金、またはその組み合わせから構成される群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の電子顕微鏡用試料ケース。
【請求項１９】
前記第１基板、前記第２基板、前記金属粘着層が形成する前記空間の体積が０.０１〜１００立方ミリメートルであることを特徴とする、請求項１に記載の電子顕微鏡用試料ケース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は貫通孔を備えた電子顕微鏡用試料ケースに関し、特に、さらに光電素子を備えた電子顕微鏡用試料ケースに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術において、電子顕微鏡を操作して試料を観察するとき、電子顕微鏡内の真空環境が、試料観測の分解能及び正確度に非常に重要である。このため、従来の電子顕微鏡は多くが固体物体の構造を観察したり、生物組織やウイルスに脱水処理後の試料を観察したりするために用いられ、試料の選択性が限られており、また試料の動態状態を観察することはできず、さらには試料が外部の刺激を受けた後の反応を観察することもできない。
【０００３】
このような制限された状況下では、電子顕微鏡の応用範囲も同様に制限を受ける。この状況を解決するため、先行研究者は気体または液体に入れられた試料を観察できる電子顕微鏡用試料装置を発明している。前記電子顕微鏡用試料装置は、前記試料を試料ケース内に入れ、シーラント、または高分子シーラントで密封を行う。しかしながら、前記シーラント及び高分子シーラントは試料の水分を蒸散させやすく、電子顕微鏡の真空度が低下して、試料の分解能及び観察効率に影響する。
【０００４】
以上の問題を解決するため、現在さらに進んだ電子顕微鏡用試料ケースが生み出されており、この試料ケースは試料収容部を備えているほか、別途気室が設けられ、それにより収容部と気室間の気圧を平衡にして、試料の気体または液体が収容部から溢れる欠点を解決している。しかしながら、気室中に充填する圧力を平衡にするための不活性ガスが、試料観察の分解能に影響する可能性があり、またこの試料ケースの構成は非常に複雑であるため、製作コストの増加につながる可能性がある。
【０００５】
さらに、従来の電子顕微鏡用試料装置は、密封後に再度開けることができず、かつ密封空間の酸素が限られた状況では、組織または細胞の生体試料の観察が明らかに制限され、前記試料の動態変化を長時間観察することができず、さらに試料が光、電気的刺激を受けた後の動態変化を観察することはできない。
【０００６】
これに鑑みて、気体または液体に入れられた試料の動態変化を長時間にわたり電子顕微鏡で観察でき、かつ試料の観測条件を増加することに役立つ、高密封度を備え、繰り返し開けることができ、さらに環境刺激（光、電気）を加えることができる、電子顕微鏡用試料ケースを開発した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の主な目的は、繰り返し開けることができ、試料に必要な気体または液体を入れ、試料の動態観測時間を延長できる、貫通孔、及び密封栓を備えた電子顕微鏡用試料ケースを提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、試料が光、電気的刺激を受けた後の動態反応を観測できる、光電素子を備えた電子顕微鏡用試料ケースを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明の提供する電子顕微鏡用試料ケースは、第１基板、第２基板、前記第１基板と前記第２基板の間に設置された１つ以上の光電素子、前記第１基板と前記第２基板の間に設置された金属粘着層を含み、前記第１基板が第１表面、第２表面、第１陥凹部、及び１つ以上の第１貫通孔を備え、そのうち第１陥凹部が第２表面に設置され、第１表面上に第１陥凹部に対応する第１薄膜が設けられ、且つ第１基板を貫通する１つ以上の第１貫通孔が第１陥凹部の外囲に設けられ、前記第２基板が第３表面、第４表面、及び第２陥凹部を備え、そのうち第２陥凹部が第４表面に設置され、第３表面上に第２陥凹部に対応する第２薄膜が設けられ、前記１つ以上の光電素子が１つ以上の作用端を備え、そのうち、前記第１基板、前記第２基板、及び前記金属粘着層間に気体または液体に入れた試料を入れるための空間が形成され、且つ前記光電素子の作用端が前記空間に設置される。本発明の適用試料は基本的に、試料が電子顕微鏡での観察の要求に適合しさえすれば特別な制限はなく、好ましくは化学原子、分子、化合物、混合物、或いは生物分野の組織、細胞、酵素、神経細胞、光受容細胞、幹細胞等とすることができる。本発明の光電素子の作用端は光の刺激を発することにより、試料の光に対する反応、試料の光学特性を観察することができる。このほか、本発明の光電素子の作用端は、試料と接触して電気的刺激を発し、試料の電気に対する反応を観察することもできる。また、本発明はさらに、試料に対して光と電気の刺激を行うことができ、試料の光と電気的刺激に対する反応を同時に観測することもできる。
【００１０】
上述の第１貫通孔は、好ましくは第１薄膜を貫通し、かつ前記第１基板を貫通して、第１基板、第２基板、及び金属粘着層が形成する空間を外界と連通させ、第１貫通孔から試料ケースの空間内に試料を入れることを可能とし、また気体または液体を第１貫通孔からその中に導入することもできるようにする。
【００１１】
上述の第１陥凹部及び第２陥凹部は、好ましくはフォトリソグラフィプロセスに加え、さらにウェットエッチングプロセス、ドライエッチングプロセス、或いは深反応性イオンエッチング技術（Ｄｅｅｐ  ｒｅａｃｔｉｖｅ−ｉｏｎ  ｅｔｃｈｉｎｇ）を施してその陥凹部の構造が形成される。そのうち、第１陥凹部及び第２陥凹部の形体には特別な制限はなく、規則的または不規則の形体とすることができ、また円柱体、錐体、正方体、または長方体としてもよく、好ましくは、第１陥凹部及び第２陥凹部はそれぞれ円柱体、錐体、正方体、または長方体とすることができる。
【００１２】
第１基板の第２表面上には１つ以上の第３陥凹部が設けられ、または第２基板の第４表面上には１つ以上の第４陥凹部が設けられ、第３陥凹部及び第４陥凹部は１つ以上の光電素子を設置するために用いられ、且つ光電素子の作用端を前記空間に接触させ、作用端から光、電気信号を発して試料を刺激する。そのうち、第３陥凹部及び第４陥凹部の設置は、第１基板、第２基板、または第１基板及び第２基板上に、フォトリソグラフィプロセスに加え、さらにウェットエッチングプロセス、ドライエッチングプロセス、または深反応性イオンエッチング技術（Ｄｅｅｐ  ｒｅａｃｔｉｖｅ−ｉｏｎ  ｅｔｃｈｉｎｇ）を施す方法とすることができ、好ましくは、フォトリソグラフィプロセスに加えてウェットエッチングプロセスを施すことができる（実施例において説明を補充する）。そのうち、第３陥凹部、第４陥凹部の位置は、通孔、及び正常な電子顕微鏡による観察に影響しない状況で、特に制限はなく、好ましくは第１基板、第２基板の対角線の位置に配置する。このほか、本発明の光電素子はそれぞれ光を電気エネルギーに変換する素子、電気を光に変換する素子、光素子、或いは電気素子の光電素子とすることができ、好ましくはそれぞれ光ファイバ、または電極とし、そのうち、光ファイバはグレーデッドインデックス型光ファイバ、マルチモードステップインデックス型光ファイバ、シングルモード光ファイバ、マルチモード光ファイバ、フォトニック結晶光ファイバ等とすることができる。本発明の光電素子は、Ｏリング、シーラント、高分子シーラント、またはハンダ等で第３陥凹部、第４陥凹部内に固定かつ密封され、好ましくはハンダとする。
【００１３】
上述の金属粘着層は、第２表面と第４表面の間、または第２表面と第２薄膜の間に設置でき、異なる体積及び形状の試料ケース内部空間を形成し、異なる体積の試料及び異なる分解能の観察ニーズに合わせて調整することができる。そのうち前記空間の体積は、０.０１〜１００立方ミリメートルとし、好ましくは０.０５〜５０立方ミリメートルとし、より好ましくは０.１〜１０立方ミリメートルとする。前記空間の高さは１０ミクロン〜１０００ミクロンの間とし、好ましくは２０〜７００の間、より好ましくは３０〜５５０の間とする。前述の金属粘着層の材料は、金属材料を含み、この金属材料は、チタン、錫、クロム、ニッケル、亜鉛、金、インジウム、ビスマス、銅、銀、チタンタングステン合金、またはその組み合わせから構成される群から選択され、好ましい金属材料は錫、ニッケル、亜鉛、金、インジウムであり、より好ましい金属材料は錫、金である。しかしながら、この金属粘着層中において、その構成はさらに接着層、冶金層、はんだ付け層を含むことができ、そのうち接着層はチタン、チタンタングステン合金、またはクロムとし、冶金層はニッケル、銅、または金とする。そのうち、本発明において適用される金属粘着層の金属材料は防水性に優れ、密封度が良好であり、生物排斥性がないという利点を備えている一方で、高温下でなければ粘着性を具備しないという特性が必要であるため、上下基板の接着時、試料ケース内の試料に変質を生じるリスクがある。このため、操作方法上、好ましくは先に７０℃以上の高温下で金属粘着層により第１基板及び第２基板の接着を行なってから、試料を試料ケース内に入れる。
【００１４】
前述の第２基板はさらに１つ以上の第２貫通孔を含むことができ、そのうち第２貫通孔は好ましくは第２陥凹部の外囲に設置され、かつ前記第２基板を貫通して、第１基板、第２基板、及び金属粘着層が形成する空間を外界と連通させ、第２貫通孔から前記空間内に試料を入れることを可能とし、また気体または液体を第２貫通孔からその中に導入することもできるようにする。
【００１５】
そのうち、前述の第１貫通孔の孔径は１０〜１０００ミクロンとし、好ましくは５０〜７００ミクロン、より好ましくは１００〜５００ミクロンとする。第２貫通孔の孔径は１０〜１０００ミクロンとし、好ましくは５０〜７００ミクロン、より好ましくは１００〜５００ミクロンとし、そのうち、各貫通孔の孔径の大きさは観察ニーズに基づいてすべて同じでなくともよく、電子顕微鏡の操作、または観察を妨げない状況下で調整を行うことができる。製法上、第１貫通孔及び第２貫通孔は、好ましくは深反応性イオンエッチング技術（Ｄｅｅｐ  ｒｅａｃｔｉｖｅ−ｉｏｎ  ｅｔｃｈｉｎｇ）またはレーザー穴あけ技術で形成する。基本的に、貫通孔の機能は気体または液体に入れられた試料を入れるために用いられ、且つ試料に必要な気体または液体（酸素、窒素、緩衝液、培養液等）を導入して、試料の動態観測時間を延長するためにも使用することができる。例えば細胞試料の場合、前記貫通孔から前記細胞に必要な酸素及び培養液を導入し、前記細胞試料の生存を延長すると同時に、前記細胞試料の動態変化のその場観察を行うことができる。
【００１６】
本発明の電子顕微鏡用試料ケースはさらに１つ以上の密封栓を含むことができ、第１貫通孔及び第２貫通孔に収容される。前記密封栓の材料は特別な制限がなく、金属、記憶金属、ポリマー、プラスチック、セラミック、アクリル、またはその組み合わせとすることができる。そのうち、前記密封栓の材料は好ましくは、記憶金属、ポリマー、プラスチック、セラミック、またはその組み合わせとし、より好ましくは、記憶金属材料とする。記憶金属の材料は、チタンニッケル合金、銅基合金、銅亜鉛合金、銅アルミニウムマンガン合金、銅アルミニウムニッケル合金、銅アルミニウムベリリウム合金、銅アルミニウムベリリウムジルコニウム合金、銅アルミニウムニッケルベリリウム合金、及びその組み合わせから構成される群から選択することができ、好ましくはチタンニッケル合金、銅亜鉛合金、銅アルミニウムニッケル合金、及びその組み合わせから構成される群とし、より好ましくはチタンニッケル合金とする。このほか、上述の記憶金属材料は熱膨張と冷収縮の記憶特性を備えているため、好ましい材料を密封栓として前記貫通孔を密封すると、本発明の電子顕微鏡用試料ケースにより高い密封度の要求を達成させることができる。
【００１７】
前述の電子顕微鏡用試料ケースのうち、第１薄膜及び第２薄膜の材料はそれぞれ二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、またはその組み合わせとする。プロセス中のエッチング選択性を高めるために用いることができ、且つ第１基板、第２基板の表面硬度を増強することもできる。このほか、第１薄膜、及び第２薄膜の厚さはそれぞれ１〜１００ナノメートルとし、好ましくは５〜８０ナノメートルとする。
【００１８】
第１薄膜の外層には、一層の第１保護層を設置することができ、同様に、第２薄膜の外層にも一層の第２保護層を設置することができる。第１保護層及び第２保護層の材料は、好ましくは窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）とする。窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）材料は比較的硬い特性を備えているため、第１薄膜及び第２薄膜の破裂を防止するために用いることができ、またさらにプロセス中のエッチング選択性をより一層高めることもできる。
【００１９】
前述の本発明の第１基板及び第２基板のうち、第１基板及び第２基板はそれぞれシリコン基板、ガラス基板、またはポリマー基板とし、好ましくはシリコン基板とする。このほか、第１基板及び第２基板の厚さは１０〜１０００ミクロンの間とし、好ましくは１００〜２５０ミクロンの間とする。
【発明の効果】
【００２０】
上述をまとめると、本発明の電子顕微鏡用試料ケースは、試料を試料ケースに入れる前に、予め光電素子を第３陥凹部、第４陥凹部中に設置するか、或いは光電素子を第３陥凹部及び第４陥凹部中に設置して、Ｏリングまたはシーラント、高分子シーラント、或いはハンダ等で、好ましくはハンダで、光電素子の固定を行い、且つ第３陥凹部及び（または）第４陥凹部を密封した後、金属粘着層で第１基板及び第２基板を接着する。このほか、本発明の試料ケースの使用時は、１つ以上の第１貫通孔、１つ以上の第２貫通孔を備えており、試料を試料ケースの第１貫通孔、第２貫通孔から入れた後、密封栓で第１貫通孔、第２貫通孔を密封し、本発明の試料ケースは最後には完全な密封状態となり、電子顕微鏡において、光、電気の刺激がある状況下で、試料の動態観測を行うのに便利である。そのうち、本発明の密封栓は第１貫通孔、第２貫通孔を繰り返し開くことができるため、第１貫通孔、第２貫通孔から再度気体または液体（酸素や緩衝液など）を導入し、試料の動態観測時間を延長することができる。
【００２１】
また、本発明の電子顕微鏡用試料ケースは構造及び製作上、従来の試料ケースより簡単であり、且つ本発明で選択される材料及び製作方法も当該技術分野において容易に取得でき、容易に理解できるものである。このため、上述したように、本発明は気体または液体に入れられた試料に対して電子顕微鏡による光、電気の刺激下で、試料の動態変化のその場観測、及び試料の観測時間の延長を可能にすると共に、簡単な試料ケースの構造で、従来の電子顕微鏡用試料ケースの密封度の問題を改善することができる。
【００２２】
本発明の上述目的、特徴、利点をよりはっきりと分かりやすくするため、以下実施例を挙げ、図面を組み合わせて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１の電子顕微鏡用試料ケースの立体図である。
【図２】本発明の電子顕微鏡用試料ケースの光電素子の局部立体断面図である。
【図３】本発明の実施例１の電子顕微鏡用試料ケースの断面図である。
【図４】本発明の実施例２の電子顕微鏡用試料ケースの断面図である。
【図５】本発明の実施例３の電子顕微鏡用試料ケースの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、具体的な実施例と図面を組み合わせ、より詳細に本発明の実施方式を説明する。
【実施例１】
【００２５】
まず、図１、図２、図３を参照する。図１は本実施例の電子顕微鏡用試料ケースの立体図であり、図２は電子顕微鏡用試料ケースの光電素子の局部立体断面図であり、図３は図１の本実施例の電子顕微鏡用試料ケースの立体図におけるＡ−Ａ'断面線に沿った断面図である。図１と図３に示すように、本発明の電子顕微鏡用試料ケースは、第１基板１１、第２基板１２、金属粘着層１３、１つ以上の光電素子１６を含む。そのうち、本実施例の第１基板１１及び第２基板１２は（００１）シリコン基板であり、且つ第１基板１１の厚さは２５０ミクロンで、第２基板１２の厚さは２５０ミクロンである。
【００２６】
より詳細に説明すると、前記第１基板１１は第１表面１１１、第２表面１１２、第１陥凹部１１３、及び２つの第１貫通孔１１４を備えている。そのうち、第１陥凹部１１３は第２表面１１２に設置され、且つ第１表面１１１上に第１陥凹部１１３に対応する第１薄膜１１５が設けられる。このほか、上述の第１貫通孔１１４は前記第１陥凹部１１３の外囲に設置され、前記第１基板１１を貫通する。
【００２７】
上述の第２基板１２は第３表面１２１、第４表面１２２、及び第２陥凹部１２３を備えている。そのうち、第２陥凹部１２３は第４表面１２２に設置され、且つ第３表面１２１上に第２陥凹部１２３に対応する第２薄膜１２５が別途設けられる。
【００２８】
このほか、上述の金属粘着層１３は第１基板１１の第２表面１１２と、第２基板１２の第４表面１２２の間に設置される。そのうち、第２表面１１２、第４表面１２２、及び金属粘着層１３の間に囲まれて空間（図示しない）が形成され、気体または液体に入れられた試料をこの空間（図示しない）に収容することができる。本実施例において、試料の種類に特別な制限はなく、気体または液体に入れられた試料で、電子顕微鏡での観察の要求に適合していれば、いずれも本実施例に適用することができる。
【００２９】
また、図１、図２、図３に示すように、本実施例の第２基板１２の第２表面１２２はさらに＜１１０＞の方向に沿って、フォトリソグラフィプロセスで、さらに水酸化カリウムのウェットエッチングプロセスで、４つのＶ字形で第２表面１２２の対角線の位置にある第４陥凹部１２７がエッチングされる（図２参照）。そのうち、各第４陥凹部１２７内には光電素子１６がそれぞれ設置され、光電素子１６の作用端１６１を試料の空間（図示しない）と接触させ、試料に対して光、電気の刺激及び観測を行うことができる。
【００３０】
また、本実施例はフォトリソグラフィ及びウェットエッチングの方法で、第２表面１１２に上述の第１陥凹部１１３を形成し、且つ第４表面１２２上に上述の第２陥凹部１２３を形成する。第１陥凹部１１３及び第２陥凹部１２３の形体はいずれも錐体である。
【００３１】
このほか、本実施例の第１貫通孔１１４は、深反応性イオンエッチング技術（Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）で形成される。第１貫通孔１１４は第１薄膜１１５を貫通し、さらに第１基板１１を貫通して設けられる。本実施例の第１貫通孔１１４の孔径は２５０ミクロンである。
【００３２】
前記第１貫通孔１１４の機能は、観測したい試料をこの貫通孔から空間（図示しない）内に入れることができ、且つ第１貫通孔１１４から必要な気体（酸素や窒素等）または液体（緩衝液、酸、アルカリ溶液等）を導入して、観測したい試料をさらに動態観察することもできる。
【００３３】
上述の第１薄膜１１５及び第２薄膜１２５の材料は、本実施例において、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）である。その機能は、第１基板１１及び第２基板１２の硬度と強度を向上し、基板を破損しにくくすると共に、本実施例のエッチング過程におけるエッチング選択性を高めることができる。
【００３４】
本実施例の光電素子１６は、先にはんだ付けで光電素子１６が第４陥凹部１２７内に固定かつ密封され、光電素子１６の作用端１６１を前記空間（図示しない）と接触させる。このほか、作用端１６１に相対する他端は、試料ケースの外に延伸され、光源または電源に接続される。本実施例の光電素子１６は光ファイバ、電極、或いは光ファイバと電極である。
【００３５】
このほか、上述の本実施例の金属粘着層１３は、接着層、冶金層、はんだ付け層より形成され、そのうち接着層はチタンタングステン合金であり、冶金層は銅である。このため、本実施例においては、先に１５０℃の高温下で、自動アライメントパッケージ法を利用し、金属粘着層１３で第１基板１１及び第２基板１２の接着を行ってから、試料を試料ケースの空間（図示しない）内に入れる。
【００３６】
本実施例において、金属粘着層１３、第２表面１１２、及び第４表面１２２間に形成される空間（図示しない）は、電子顕微鏡の電子線を、第１基板１１の第１陥凹部１１３に沿って空間（図示しない）まで穿通させ、さらに第２基板１２の第２陥凹部１２３まで穿通させることができる。そのうち、前記空間１４の体積は４立方ミリメートルであり、空間１４の高さは５５０ミクロンである。さらに、本実施例においては、前記基板の硬度と強度及びエッチング過程のエッチング選択性を高めるため、第１薄膜１１５の外層に別途第１保護層１１６が設けられ、且つ第２薄膜１２５の外層に別途第２保護層１２６が設けられる。そのうち、第１保護層１１６及び第２保護層１２６の材料は、比較的高い強度と硬度を備えた窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）とする。
【００３７】
最後に、本実施例は２つの密封栓１５を備え、第１貫通孔１１４を密封し、完全に密封された電子顕微鏡用試料ケースを形成することができる。このほか、密封栓１５は第１貫通孔１１４から抜くことができるため、試料ケースは観察のニーズに基づいて繰り返し開けたり密封したりすることができる。本実施例の密封栓１５は、記憶金属のチタンニッケル合金を材料とし、密封栓１５を氷点温度下に一定時間置いて、チタンニッケル合金の温度を氷点以下に下げてから、取り出して室温中の試料ケースの第１貫通孔１１４内に挿入する。このとき、チタンニッケル合金の温度が徐々に室温まで上がり、密封栓１５が膨張して第１貫通孔１１４を密封し、試料ケースが完全に密封される。
【００３８】
細胞試料の観察を例として本実施例の使用方式を説明する。細胞試料を第１貫通孔１１４から空間１４内に入れた後、室温に置き、さらに氷点温度下に置いたチタンニッケル合金の密封栓１５を取り出して、第１貫通孔１１４を塞ぎ、密封栓１５で第１貫通孔１１４を密封し、このとき本実施例の試料ケースは完全な密封の状態となる。続いて、完全に密封された試料ケースを電子顕微鏡に置き、光、電気、または光と電気の同時刺激で試料を刺激して、細胞の光、電気に対する反応の動態状態をその場観察する。その後、観察のニーズに応じ、密封栓１５を利用して第１貫通孔１１４を繰り返し開け、必要な酸素や培養液を入れて、さらに細胞試料の動態状態を観測することができる。
【実施例２】
【００３９】
図４に本発明の実施例２の電子顕微鏡用試料ケースの断面図を示す。本実施例と実施例１はほぼ同じであり、異なるのは、金属粘着層１３が第２表面１１２と第２保護層１２６の間に設置され、且つ第１基板１１の第２表面１１２上に、ドライエッチングプロセスで４つの第３陥凹部１１７がエッチングされ、１つ以上の光電素子１６がその内部に設置される点である。そのうち、本実施例の光電素子１６は、光ファイバ、電極、またはその組み合わせである。
【００４０】
このほか、本実施例の空間（図示しない）の体積は、２立方ミリメートルであり、空間１４の高さは５５０ミクロンであり、本実施例の空間（図示しない）の体積は実施例１の空間（図示しない）の体積よりも小さい。本実施例の試料ケースに入れることができる試料の体積は実施例１より小さいが、本実施例の分解能は実施例１より優れている。このため、観察したい試料の体積の大きさ、或いは必要な電子顕微鏡の分解能の大きさに基づいて、異なる空間（図示しない）体積の電子顕微鏡用試料ケースを選択することができる。
【実施例３】
【００４１】
図５に本発明の実施例３の電子顕微鏡用試料ケースの断面図を示す。本実施例と実施例１はほぼ同じであり、異なるのは、本実施例の第１薄膜１１５、第１保護層１１６、第２薄膜１２５、及び第２保護層１２６が、前記第１陥凹部１１３及び第２陥凹部１２３の底部のみを覆っている点であり、これにより第１陥凹部１１３及び第２陥凹部１２３の構造強度を高め、陥凹部が破裂して試料が漏れ出ることがないよう防止すると共に、エッチングの選択性を高めることもできる。
【００４２】
また、第２基板１２の第２表面１２２上に、ウェットエッチングプロセスで１つの第４陥凹部１２７をエッチングし、１つの光電素子１６を収容する。そのうち、この光電素子１６は光ファイバ、または電極である。
【００４３】
このほか、本実施例は深反応性イオンエッチング技術（Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｅｒ）で、部分的に上述の薄膜に覆われていない第１表面１１１及び第３表面１２１上に、２つの第１貫通孔１１４及び２つの第２貫通孔１２４が形成される。そのうち、第１貫通孔１１４及び第２貫通孔１２４は、第１表面１１１及び第３表面１２１のみを貫通して設けられ、孔径が２５０ミクロンの第１貫通孔１１４と、孔径が２５０ミクロンの第２貫通孔１２４が形成される。最後に、本実施例はいずれもチタンニッケル合金の密封栓１５で、第１貫通孔１１４及び第２貫通孔１２４が密封される。
【００４４】
上述の実施例は説明しやすくするために例を挙げたのみであり、本発明の主張する権利範囲は、特許請求の範囲の記載に準じ、上述の実施例のみに限定されない。
【符号の説明】
【００４５】
１１      第１基板
１１１    第１表面
１１２    第２表面
１１３    第１陥凹部
１１４    第１貫通孔
１１５    第１薄膜
１１６    第１保護層
１１７    第３陥凹部
１２      第２基板
１２１    第３表面
１２２    第４表面
１２３    第２陥凹部
１２４    第２貫通孔
１２５    第２薄膜
１２６    第２保護層
１２７    第４陥凹部
１３      金属粘着層
１５      密封栓
１６      光電素子
１６１    作用端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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